ELI5: qu'est-ce qu'une preuve de travail ou une preuve de travail? Preuve de participation ?

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Cet article fait partie de notre nouvelle série "Explain Like I'm Five" (ELI5), où nous prenons des questions courantes et y répondons aussi simplement que possible.

Si vous avez lu sur la cryptographie, vous avez probablement beaucoup entendu parler de son empreinte carbone colossale.

Peut-être savez-vous que c'est à cause de la puissance de l'ordinateur qu'il utilise. Il y a des mineurs impliqués - mais pas le type qui met un casque de lampe de poche et va chercher de l'or.

Peut-être avez-vous même entendu les mots "preuve d'enjeu" lorsque les gens essaient d'expliquer pourquoi la crypto n'est pas aussi mauvaise qu'il n'y paraît. Mais si vous essayez de creuser une couche plus profondément, vous tomberez probablement sur une définition comme celle-ci :

"La preuve d'enjeu est un nouveau mécanisme de consensus qui repose sur la sélection de validateurs au lieu d'une preuve informatique pour valider les données de transaction sur une blockchain."

Hein?

Pour vous aider à comprendre comment la crypto-monnaie est produite, voici un récapitulatif "Expliquez comme si j'étais cinq" de la preuve d'enjeu et de la preuve de travail, qui est venu en premier.

Commençant par: Qu'est-ce qu'un "mécanisme de consensus" ?

La version courte :

  • La preuve de travail et la preuve d'enjeu sont deux méthodes de validation et de stockage des transactions cryptographiques sans avoir besoin d'une autorité centrale.
  • En preuve de travail, les ordinateurs se précipitent pour résoudre des énigmes complexes en premier et «gagnent» le droit de valider le prochain bloc de données, générant une crypto en récompense. Cela fonctionne bien, mais c'est extrêmement gourmand en énergie.
  • La preuve de participation ressemble plus à un système de loterie, où un ordinateur est sélectionné au hasard pour valider le prochain bloc de données - il n'est donc pas nécessaire de rivaliser sur la puissance de traitement.

ELI5: Qu'est-ce qu'un mécanisme de consensus ?

La preuve de travail et la preuve de participation sont toutes deux des mécanismes de consensus qui permettent d'organiser les choses sur la blockchain.

Commençons donc par ce que cela signifie et pourquoi un mécanisme de consensus est si important.

Supposons que vous viviez dans une société ancienne sans ordinateur, mais que vous vouliez toujours savoir qui a combien d'argent à un moment donné. Transporter environ 1 000 pièces d'or avec vous n'est ni sûr ni pratique, vous acceptez donc tous de mettre votre argent à la banque et de laisser la banque suivre l'argent de tout le monde.

Joe est responsable de la banque. Bientôt, il devient gourmand. Il se donne de l'argent, supprime les enregistrements de ses propres dépenses, etc. Bref, il abuse de son pouvoir d'autorité centrale en charge de l'argent.

Finalement, vous et vos voisins découvrez ce que fait Joe et tout le système s'effondre. De toute évidence, vous ne pouvez pas faire confiance à une seule personne pour gérer tous les journaux.

Ce dont vous avez besoin, c'est d'un dossier public

Alors vous vous réunissez et décidez que ce qu'il faut, c'est un registre public de la richesse de chacun. Toutes les informations sont à l'air libre et ne peuvent pas être manipulées si facilement par une seule personne ou entité. Après avoir donné à manger aux lions avec Joe, vous érigez une tablette de pierre géante sur la place de la ville.

Chaque fois que quelqu'un dépense de l'argent, il en grave un enregistrement sur la tablette de pierre pour que tout le monde puisse le voir. Et puisque chaque enregistrement de transaction est littéralement gravé dans le marbre, il ne peut pas être modifié ou manipulé par une seule personne sans que tout le monde ne le remarque et ne soulève une puanteur.

Tablette de pierre Eannatum par Gary Todd / Wikimedia Commons

Le grand livre de pierre géant fonctionne. Les gens lui font confiance car tout le monde voit les mêmes enregistrements en temps réel et ils ne peuvent pas être manipulés. Puisqu'elle a aidé à parvenir à un consensus entre tous dans le système monétaire, la tablette de pierre est un excellent mécanisme de consensus.

Maintenant, une tablette de pierre fonctionne très bien si tout le monde se trouve au même endroit physique. Mais que se passe-t-il s'il y a des centaines de millions d'utilisateurs dans le monde ?

Comment tu:

  • Valider les nouvelles transactions,
  • Partagez le nouveau registre mis à jour avec tout le monde dans le monde, et
  • Faire les deux en temps réel ?

Cela nous amène aux deux principaux mécanismes de consensus pour la crypto-monnaie: la preuve de travail et la preuve de participation.

ELI5: Qu'est-ce que la preuve de travail (PoW) ?

Voici un autre scénario: imaginons que vous envoyiez à votre amie Carly 100 $ de Bitcoin.

Dans un système POW, de puissants ordinateurs du monde entier se précipitent pour être les premiers à ajouter vos données de transaction à la blockchain.

Mais même avec un bunker souterrain géant plein d'ordinateurs (ce qu'on appelle communément une "mine"), valider et ajouter des données à la blockchain peut encore prendre un certain temps car c'est tellement complexe traiter. Les mineurs le font parce qu'ils sont récompensés en Bitcoin par la blockchain pour avoir été les premiers à valider une transaction.

Dans ce scénario, une fois vos données ajoutées, l'ordinateur gagnant se tourne vers tous les autres ordinateurs de la blockchain et dit "Ça va? Chris a envoyé à Carly 100 $ de Bitcoin ?

Tous les autres ordinateurs acquiescent. "Cela semble bon," ils disent. “Envoyez-nous le nouveau bloc et nous l'ajouterons à notre fiche maître.”

"Attendez", dit l'ordinateur de Carly. "En fait, il lui a envoyé pour 150 $ de Bitcoin."

Mais puisque l'ordinateur de Carly est le seul au monde qui n'est pas d'accord, les autres ordinateurs disent "Nan, fam. Aucune chance.

La seule façon pour Carly de "pirater" la blockchain de preuve de travail est de gagner le vote. En théorie, elle pourrait le faire en amassant 51% de la puissance informatique (c'est-à-dire le pouvoir de vote) de l'ensemble de la blockchain.

Pour Bitcoin, cela nécessiterait des dizaines de milliards de dollars d'ordinateurs et d'électricité. Mais sur des blockchains plus petites, Les « attaques à 51 % » sont toujours une menace réelle.

Voici la preuve de travail en bref :

  1. Les ordinateurs font la course pour valider et ajouter des transactions à la blockchain
  2. Ils se retournent ensuite pour sécuriser le "vote" avec tous les autres ordinateurs
  3. Le nouveau registre mis à jour est partagé avec tout le monde

Cependant, le gros problème auquel est actuellement confrontée la preuve de travail est que la blockchain est devenue si longue – et la concurrence pour valider de nouvelles transactions si féroces - que l'ensemble du système nécessite beaucoup trop d'énergie et d'électricité pour être maintenu.

En voyant l'écriture sur le mur, les innovateurs en crypto ont trouvé une preuve de participation deux ans plus tard en 2011.

ELI5: Qu'est-ce qu'une preuve de participation (PoS) ?

Le plus gros problème avec la preuve de travail est qu'elle est objectivement inutile. En récompensant les ordinateurs les plus gros et les plus mauvais de la ville, cela a créé un besoin pour tout le monde de continuer à acheter et à construire des ordinateurs plus rapides. Cela a conduit à une pénurie mondiale de pièces d'ordinateur et à des pannes d'électricité.

Mais dans un système de preuve de participation, les "mineurs" n'ont pas à se faire concurrence et à se surpasser pour valider les transactions.

Au lieu de cela, la blockchain choisit un «mineur» au hasard pour valider la prochaine transaction. Donc, en substance, la preuve de participation ressemble plus à un système de loterie qu'à une compétition. Techniquement parlant, les ordinateurs (alias «nœuds») choisis sont appelés «validateurs», et non «mineurs» dans la preuve d'enjeu.

Vos chances d'être choisi pour valider une transaction - et gagner de la crypto en récompense - ne sont pas entièrement aléatoires. Pour commencer, afin de se qualifier en tant que validateur en premier lieu, vous devez effectuer un dépôt minimum de crypto dans la blockchain, où il est conservé comme une sorte de "dépôt de garantie".

Par exemple, ils disent que le montant de dépôt minimum pour se qualifier en tant que validateur dans la prochaine blockchain Ethereum 2.0 sera de 32 ETH. Ne vous inquiétez pas si vous n'avez pas 32 ETH qui traînent – ​​les minimums de mise pour les autres blockchains sont beaucoup plus bas, comme 1 $ de SOL ou ADA.

Mais même si vous avez 1 $ de SOL, vos chances d'être choisi pour valider une transaction seront très faibles. C'est pourquoi la plupart des gens misent leur crypto via des pools géants via l'échange de leur choix.

Si vous participez à un énorme échange comme Crypto.com, le pool remportera assez souvent des contrats aléatoires et Coinbase distribuera régulièrement des paiements à tous ceux qui ont misé à l'intérieur du pool. Ce paiement se présente sous la forme de paiements d'intérêts réguliers, c'est pourquoi le jalonnement est souvent comparé au compte d'épargne à haut rendement du monde de la cryptographie.

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Quelles sont les principales différences ?

Maintenant nous savons :

  • Preuve de travail utilise la force brute pour valider et ajouter des transactions à la blockchain, et
  • Preuve de participation utilise un système de loterie beaucoup moins énergivore.

Mais les différences entre preuve de travail et preuve d'enjeu ne s'arrêtent pas là. En voici quelques autres.

Efficacité énergétique

La différence la plus importante et subjectivement la plus cruciale entre la preuve de travail et la preuve d'enjeu est la quantité d'électricité qu'ils consomment.

Le bitcoin à lui seul consomme désormais plus d'énergie que l'ensemble de l'Argentine. Il libère 65 mégatonnes de C02 par an, soit plus de pollution atmosphérique que toute la Grèce.

Pendant ce temps, lorsque Ethereum migrera de la preuve de travail à la preuve de participation, le nouveau réseau Ethereum 2.0 consommera 99 % d'énergie en moins.

Équipement

La prochaine différence clé entre les deux mécanismes de consensus cryptographique est le matériel nécessaire pour maintenir la blockchain.

La preuve de travail nécessite des «mines de crypto» géantes ou des «fermes» remplies d'ordinateurs, tous en concurrence avec des mines similaires à travers le monde pour valider les transactions en premier et gagner plus de récompenses.

Rangées de plates-formes minières de crypto-monnaie - Wikimedia Commons

Mais puisque Proof of Stake choisit les validateurs en fonction de la quantité de crypto qu'ils déposent - et non de leur muscles de traitement informatique - le plus grand pool de jalonnement au monde peut être exécuté à partir d'un ordinateur portable de travail dans un cyber café.

Vitesse de traitement

La preuve de travail présente un puzzle complexe à un monde de mineurs et récompense celui qui le découvre en premier. Ce processus peut être lent et intensif.

La preuve de participation, en revanche, sélectionne simplement un gagnant et lui donne des devoirs, accélérant rapidement la vitesse des transactions.

Au total, lorsque Ethereum migre vers PoS, sa vitesse de transaction devrait passer de 15 transactions par seconde à 100 000.

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Traçabilité

L'un des principes fondamentaux de la cryptographie est la décentralisation. Cela remonte au livre blanc / manifeste Bitcoin original de Satoshi Nakamoto. Personne - qu'il s'agisse d'un individu ou d'un gouvernement entier - ne devrait être en mesure de contrôler, de manipuler ou de supprimer cette nouvelle forme de monnaie.

Comme on pouvait s'y attendre, la Chine n'était pas fan. L'Empire du Milieu a interdit l'exploitation minière et le commerce en 2021. Et en quelques mois seulement, la part de la Chine dans l'exploitation minière mondiale est passée d'environ 70 % à 0 %.

L'une des principales raisons pour lesquelles les autorités chinoises ont pu étouffer l'exploitation minière si rapidement est que les crypto-mines sont facilement détectables sur le réseau électrique. Mais encore une fois, étant donné que les cryptos PoS utilisent moins d'énergie qu'un grille-pain, ils sont beaucoup plus difficiles à détecter - et peuvent contribuer à une relance de l'industrie chinoise de la cryptographie.

Évolutivité

Il y a un débat en cours pour savoir si la preuve de travail ou la preuve de participation est plus évolutive à long terme.

À première vue, la preuve de travail n'est pas du tout évolutive. À lui seul, le bitcoin consomme déjà 0,5 % de l'électricité mondiale, et cela avec « seulement » 114 millions d'utilisateurs dans le monde.

Mais les aficionados de la preuve de travail diront que les mises à niveau expérimentales comme le Réseau Lightning résoudra les problèmes de consommation d'énergie - et cette preuve d'enjeu n'a pas encore été testée pour évoluer trop rapidement.

Tout bien considéré, le jury est toujours sur l'évolutivité.

Ressources nécessaires pour le "pirater"

Les blockchains PoW et PoS sont vulnérables à 51 % des attaques; la seule différence est ce dont vous avez besoin pour le pirater.

Pour pirater une blockchain de preuve de travail, vous devez contrôler 51 % de la puissance informatique totale, c'est-à-dire de la puissance minière, qui prend en charge cette blockchain. Donc pas seulement une tonne de puissance informatique, mais aussi une tonne d'électricité. Mais cela rend également Bitcoin très sécurisé. Pour pirater une blockchain de preuve de participation, vous auriez besoin de contrôler 51% du total déposé, c'est-à-dire de la crypto jalonnée, dans cette blockchain.

Certains disent que les blockchains PoS sont psychologiquement plus sûres puisque le pirate devrait posséder la majeure partie de la crypto dans cette blockchain avant de la voler. En d'autres termes, si vous gagnez une participation de 51 % dans une blockchain PoS, vous êtes la personne la plus blessée en volant et en détruisant efficacement sa valeur.

L'essentiel

Si les détails granulaires et la différence entre la preuve de travail et la preuve d'enjeu vous survolent encore, vous n'êtes pas seul. La clé à retenir est la suivante: la cryptographie est inefficace, mais elle n'a pas à l'être.

La preuve de l'enjeu pourrait bien être la Tesla à la preuve du travail Hummer. C'est un bond en avant quantique, assurant un avenir à la technologie dans son ensemble.

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